TEMAS DE INTERÉS

Introducción a las
Arquitecturas Paralelas
Arquitectura de Computadoras II
Fac. Cs. Exactas
UNCPBA
Prof. Marcelo Tosini
2011

Procesamiento Paralelo
Uso de muchas unidades de proceso independientes para
ejecutar distintas partes de una tarea en simultáneo
Principal objetivo: Aumento del RENDIMIENTO. Aumento de la capacidad
para resolver problemas computacionales grandes
¿Cómo?
•División del trabajo en tareas mas pequeñas e independientes
• Asignación de las tareas a distintas unidades de proceso
• Resolución de las tareas en simultaneo.
Problemas:
• Sincronización de las tareas.
• control de ejecución simultanea
• conflictos debidos a dependencias
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Procesamiento Paralelo
Limitaciones:
En algunos problemas el incremento del número de procesadores no
mejora elrendimiento global, incluso empeora la eficiencia del sistema.
La eficiencia se mejora cuando:

• Se minimiza la interacción entre tareas:
se minimiza la comunicación o, al menos,
se mejoran los canales de comunicación

eficiencia

• se logra un balance de carga entre procesadores: igual
numero de tareas de igual tamaño

elementos de proceso

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Sistema paralelo
Conjunto deelementos de proceso que, operando juntos, permiten
resolver problemas computacionales complejos de forma eficiente

Características de un sistema paralelo:
• Cantidad y potencia de los elementos de proceso
• Tipo y Tamaño de la memoria
• Forma de comunicación entre los elementos de proceso
• Rendimiento
• Escalabilidad del sistema
• Recursos de potencia requeridos
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Niveles deparalelismo
El paralelismo puede estudiarse a varios niveles:
• Trabajo: Dos programas distintos pueden ejecutarse en paralelo
• Tarea:
En este nivel se consideran varias tareas independientes
entre si formando parte de un programa determinado. Es
posible la interacción de las tareas
• Proceso: Varios procesos componen una tarea. Son bloques con
funcionalidad bien definida.
• Variable: Elparalelismo puede darse a nivel de variables ya que
varias instrucciones pueden ser ejecutadas en paralelo
siendo el punto de conflicto las variables en común
• Bit:
Todos los computadores usan paralelismo a nivel de bit
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Arquitecturas de procesadores
Complejidad del procesador:
Arquitectura característica y estructura de cada procesador del
sistema.
Íntimamente ligado con la funcionalidad(variedad de operaciones y cantidad de instrucciones)
Arreglos sistólicos
MIMD

homogéneos
Heterogéneos

complejidad baja
complejidad alta

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Arquitecturas de procesadores
Modo de operación:
Forma de controlar la secuencia de operaciones a realizar para
llevar adelante la ejecución de una tarea
Control flow
Las instrucciones se ejecutan en el orden dispuesto por
el algoritmoData flow
Las operaciones se realizan según la disponibilidad de
datos

Demand flow
Los resultados parciales se calculan por demanda, o sea
cuando se los necesita
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Arquitecturas de procesadores
Organización de la memoria:
Tipo de memoria utilizada en el sistema
Direccionable
Accedida por referencias a los datos
Asociativa
Accedida por contenido
Interconectada
Accedida porcualidades de los datos
(redes neuronales)

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Arquitecturas de procesadores
Red de interconexión:
Conexionado de hardware entre procesadores y entre
procesadores y memorias
La arquitectura de conexionado debe ajustarse lo mejor
posible a la topología de un algoritmo para mejorar la
performance

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Arquitecturas de procesadores
Número de procesadores y tamaño de la memoria:
Potenciade cálculo del sistema y capacidad de almacenamiento
de datos del mismo
Clasificación:
Sistemas grandes: más de 1000 procesadores
Sistemas medios: de 100 a 1000 procesadores
Sistemas chicos: hasta 100 procesadores

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Organización de las arquitecturas
Nivel de trabajo
Nivel de tarea
Nivel de proceso
Nivel de instrucción
Nivel de variable
Nivel de bit

Distribuido

Redes de...